太阳能辅助热电联产机组供热、发电及调峰性能分析

针对新能源存在不稳定性导致电网调峰问题日益严重的现状,结合较为成熟的光煤互补发电技术及多热源联合供热调峰系统,设计光煤混合供热发电系统,使热电联产机组具有一定的调峰能力。以某300 MW热电联产机组为研究对象,利用Ebsilon Professional软件搭建发电、供热可灵活调节的太阳能辅助热电联产系统,基于供热机组实际双机运行工况,在保证供热负荷前提下,分析太阳能辅助双机热电联产机组耦合方式,比较耦合前后双机调峰性能。结果表明:凝汽器出口与太阳能集热系统换热器间的管道上设置动态节流阀,改变太阳能集热系统辅助供热机组的运行模式,能够实现发电、供热、调峰一体系统的灵活运行;其中,以太阳能集热系统仅用于补充供暖的运行方式调峰能力最强,太阳能辅助单机供热前后调峰容量比值为0.76,太阳能辅助双机供热前后调峰容量比值为0.55,太阳能辅助承担最大供热负荷的1号机组在调峰容量及调峰补偿上效果最佳。

超临界机组跨临界区域Fe系沉积动力学过程研究

为得到超临界机组锅炉受热面中Fe系颗粒在跨临界区域的沉积分布动力学过程,建立了水平圆管的二维模型,通过改变入口温度、入口流速、壁面加热功率、颗粒受力和颗粒粒径来进行颗粒沉积分布情况研究。结果表明:颗粒粒径是影响颗粒沉积动力学过程的主要因素,对于粒径大于1.0μm的颗粒,对颗粒沉积起抑制作用的力由大到小依次是Saffman升力、热泳力、布朗力,但当颗粒粒径小于1.0μm时,对颗粒沉积起抑制作用的力由大到小依次是热泳力、Saffman升力、布朗力;当颗粒粒径为2.0μm时,其在跨临界区域沉积效果最好,且随着入口流速的增加,颗粒的沉积质量浓度峰值逐渐减小,沉积位置向管道出口处移动;随着壁面加热功率的提高,8.0μm颗粒的沉积总量变化不大。

红砖掺杂改性白云鄂博铁精矿载氧体性能

采用机械混合法,添加建筑固废红砖粉末制备改性白云鄂博铁精矿载氧体,通过热重分析仪和管式炉实验,分析红砖粉末添加量对CO化学链燃烧性能优化效果,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析以及动力学分析等表征手段分析其机制。结果表明,通过DTG曲线可以看出白云鄂博铁精矿载氧体与CO的反应温度基本都高于800℃,红砖粉末改性载氧体可以提升化学链燃烧反应速率,加快反应进程,特别是2.5%红砖改性样品,在950℃下反应效果是最优的,CO_(2)产率达到了87%;通过对程序升温实验数据进行动力学分析,发现红砖粉末可以缩短其与CO的反应时间,加快反应进程,并且基于循环反应实验,改性载氧体表现出了更稳定的碳转化率。其反应能力的提升和循环稳定性的加强主要是由于红砖粉末使载氧体具有更高的比表面积和孔隙结构所致。

温度对碳钢管道流动加速腐蚀失效影响的数值模拟

在电厂汽水管道的运行中,流动加速腐蚀(FAC)普遍存在,威胁着管道系统安全。为很好地预测电厂管道流动加速腐蚀,基于电厂管道实际工况,采用流体动力学软件调整水的物性参数,模拟碳钢在T型三通分流管的流场,并结合预测模型精确分析了FAC速率随温度的变化。结果显示:T型三通分流碳钢管道在辅出水口下游迎流面处的速度、湍流动能及壁面剪切力均出现最高值,流动加速腐蚀最严重;温度通过影响速度及粘性系数,进一步影响到壁面剪切力及传质系数,最终影响到FAC速率;在150℃以下,温度对FAC速率的影响主要是通过传质系数实现的。

基于熵分析的不同煤种对富氧燃烧锅炉的影响

分别应用传统成本经济学与熵方法对富氧燃烧锅炉燃用不同煤种时的经济性进行了计算分析。基于传统成本经济学方法的富氧燃烧燃用不同煤种时,在不考虑碳出售时供电成本是由燃煤成本决定的,而考虑碳出售时则需考虑燃煤成本与碳出售的综合影响;基于熵方法的富氧燃烧锅炉燃用不同煤种时,通过燃烧过程熵产和传热过程熵产来计算锅炉的内部不可逆损失造成的熵产。综合2种分析方法表明,富氧燃烧锅炉燃用某单一煤种都不是最佳选择,只有掺混使用不同煤种才能达到最佳经济性。

电厂烟风系统不同形式余热利用的经济性分析

燃煤电厂在运行多年后,因为燃烧煤种的变化而使排烟温度严重偏离设计值,使锅炉年平均排烟温度高达到160℃。为了降低排烟温度提高电厂经济性,采用热量法与做功能力法,针对某600 MW机组分别进行低温省煤器-冷风加热器联合运行、低温省煤器-暖风器联合运行和低温省煤器-空气预热器联合运行3种烟气余热利用技术改造及经济性分析与评价。结果表明:低温省煤器-暖风器联合运行的热经济性更为显著,可降低电厂供电标准煤耗3.4 g/(kW·h),每年可节约702万元燃料费用,改造之后装置的热经济性比原来提高了1.36%。

基于[火用]的新型冷端余热利用供热系统分析

以某315 MW亚临界机组为研究对象,构建了一种新型冷端余热利用系统,基于热力学定律和[火用]分析理论,对该系统的热力性能进行分析,并将其与抽汽供热、高背压供热和热泵供热方式进行比较。结果表明:新系统运行时,在一定的供回水温度及流量下,随着背压的升高,机组整体的热力性能先升高后降低,背压为23 kPa时热力性能达到最佳;在其他条件一定的情况下,相比于其他供热方式,供水温度越高,新系统优势越明显;新系统并不适用于供水温度过低的情况,回水温度为50℃时,其供水温度最低只能达到78℃。

孔板管道流动加速腐蚀受温度影响的数值模拟

电厂汽水管道的运行中,流动加速腐蚀(FAC)普遍存在且威胁着管道系统。为很好预测电厂管道流动加速腐蚀,本文基于电厂管道实际工况,采用流体动力学软件根据温度变化相应地调整水的物性参数,模拟了孔板管道下的流场,观察高速及高湍流动能分布区域,模拟计算得到不同温度下溶解度、速度、壁面剪切力及传质系数的变化,并结合流动加速腐蚀预测模型更精确地分析了温度对流动加速腐蚀的影响。结果显示:温度通过影响速度及黏性系数,进一步影响到壁面剪切力及传质系数,最终影响到FAC速率;传质系数与溶解度均受温度影响,在150℃以下,温度对FAC速率的影响显著且主要是通过传质系数实现的;FAC速率在Z/D≈0.7~1.0达到峰值,在Z/D≈3.8~4.3出现第二峰,这两处为孔板管道高危腐蚀区域。

超临界机组疏水系统发生流动加速腐蚀的影响因素以及预防

电厂汽水管道运行中流动加速腐蚀(FAC)现象普遍存在,危及电厂安全。随着机组参数的提高,针对超临界机组,通过模拟与现场实时数据分析得到疏水系统与给水系统一样存在较高的流动加速腐蚀现象。流体动力学、环境和材料因素是造成流动加速腐蚀的主要因素。由沧东电厂660 MW超临界机组的实时数据分析得到p H值、电导率、含氧量对其疏水系统发生流动加速腐蚀的影响关系,结合其采用的水处理方式,分析超临界机组疏水系统发生FAC的机理和原因,给出预防和抑制超临界机组疏水系统发生流动加速腐蚀的有效措施。

不同煤种对富氧燃烧锅炉热经济性的影响

以300MW机组锅炉为研究对象,对阜新烟煤、平顶山烟煤和西山贫煤的各项热损失进行了热力计算,并由ASME PTC 4-1998定义的17项热损失和7项外来热量计算了3种煤种对锅炉效率的影响。结果表明,在相同气氛下阜新烟煤锅炉的效率最高,但燃料消耗量也最高,其更适用于富氧燃烧。

循环流化床锅炉风帽射流深度实验研究

对包头第一电厂10#锅炉改造前后的两种风帽射流深度进行了理论分析和研究.根据动量定理和适当的物理简化,建立了风帽斜向下射流的物理模型,并推导出了关于射流深度的三次方程,因而可获得直接的理论解.根据密度相近的模化条件建立了射流运动的等效水模化试验台.最后,对改造前后两种风帽在循环流化床锅炉密相区的射流深度进行了对比.结果表明,实测的射流穿透深度和理论计算值吻合;采用侧箭头型风帽与7型风帽射流深度的变化不大,符合改造要求.

不同O_2/CO_2比例气氛下富氧燃烧锅炉热力计算对比分析

采用富氧燃烧可以显著减少阻燃空气量以及烟气中非可燃气体含量,使得锅炉节能减排更加有效。不同的O_2/CO_2气氛下,富氧燃烧锅炉的燃烧状况随之变化,随着氧浓度的升高,炉膛内燃烧强度增强,理论燃烧温度升高,炉膛内辐射吸热量增加。介绍了富氧燃烧技术的基本特点,分析了不同O_2/CO_2比例气氛下富氧燃烧锅炉结构的不同,通过计算找到合适比例气氛下的富氧燃烧锅炉。

1000 MW超超临界机组烟风系统余热利用的研究

对于大型燃煤火力发电厂,在火力发电的生产过程中,煤炭燃烧过程产生的大量热能,约有60%的热能以凝汽器冷源热损失、锅炉排烟热损失等形式被浪费掉。其中锅炉排烟热损失是电站锅炉运行中最重要的一项热损失,占锅炉热损失的50%以上。通过在超超临界锅炉尾部烟道的不同位置设置低温省煤器并基于能量梯级利用原则来回收利用烟气余热,并对2种可能的余热回收方案进行了热经济性计算以及分析。结果表明:2种方案的余热综合利用均有良好的经济性,且方案1优于方案2。

采用O_2/CO_2燃烧方式与空气燃烧方式下煤粉锅炉的Ex效率分析

结合热力学第一定律和第二定律,根据Ex的定义及计算方法,建立了适用于O2/CO2气氛煤粉锅炉的Ex效率计算模型。以400t/h煤粉锅炉为研究对象,分别计算并比较了常规空气及φ(O2)∶φ(CO2)=3∶7气氛下煤粉锅炉的各项Ex损失、锅炉Ex效率以及锅炉热效率。结果表明:O2/CO2燃烧方式可提高锅炉的热效率和Ex效率,但是无论何种气氛,Ex效率均远远低于热效率,即能量的评估不仅要考虑量,还要考虑质。通过对O2/CO2燃烧方式锅炉的Ex效率计算分析揭示了能量的质与量的可利用程度及主要损失项。

超临界机组给水加氧处理对流动加速腐蚀影响的研究

针对电厂汽水管道中由于流动加速腐蚀引起锅炉结垢速率加快、管道减薄与破裂的问题,论述了流动加速腐蚀的电化学腐蚀过程,通过对2台机组进行实时调研,对比分析了全挥发处理与给水加氧处理方式下的Fe质量浓度,得出了给水加氧处理方式的优越性。根据660 MW超临界机组的监测数据定性分析了给水中溶解氧含量、pH值和氢电导率对Fe质量浓度的影响,得出临界溶解氧含量与超临界机组给水加氧处理时氢电导率、pH值的合理值,总结出给水加氧处理工况下合适的工艺控制条件。结果表明:给水加氧处理方式可以有效地抑制流动加速腐蚀速率,在此过程中溶解氧含量、pH值、氢电导率的监测与控制是关键。

超临界机组流动加速腐蚀边界层流动模拟与分析

流动加速腐蚀(FAC)是电厂高压漏水、管道断裂等主要事故的原因,采用Fluent软件模拟管道的流动加速腐蚀规律,将微观与宏观研究联系起来,分析了温度、流速、管型与边界层流动及流动加速腐蚀之间的规律。结果表明:与其他温度相比,150℃时管道边界层处的Fe2+质量浓度增大,边界层的厚度更薄,边界层的腐蚀较严重,对流动加速腐蚀的影响也较大,为最易腐蚀温度;腐蚀速率随流速的增大而增大;T型三通管相比直管易发生腐蚀,且在流向改变处腐蚀最严重。

CFB锅炉采用富氧燃烧与常规燃烧方式下的热经济性分析对比

以480t/h的循环流化床锅炉为研究对象,根据热效率和?效率的定义和计算方法,结合热力学第一定律和热力学第二定律,建立了适用于循环流化床锅炉的热效率和?效率的计算模型。分别计算并比较常规空气及富氧气氛(O2/CO2=30/70)下循环流化床锅炉的各项热损失、?损失、热效率和?效率。结果表明:富氧燃烧能够提高循环流化床锅炉的热效率和?效率。但是无论在哪种燃烧方式下,?效率都远远小于热效率,对锅炉热效率的分析只考虑了能量在数量上的利用情况,却没有考虑到锅炉内部各过程的不可逆性所造成的能量品质的下降。而对锅炉?效率的分析,考虑能量的品质,能够更全面的分析锅炉的各项损失及产生部位。

富氧燃烧系统余热利用优化及经济性研究

以某亚临界600 MW燃煤机组作为参考对象,利用Aspen plus和Ebsilon professional软件建立富氧燃烧发电系统的全流程模型。在此基础上基于能量梯级利用原理,运用等效焓降法提出针对富氧发电、空气分离与烟气压缩纯化子系统的6种不同的余热利用方案,并开展方案比选和经济敏感性分析。结果表明:采用最佳方案后机组热效率提高0.76%,单位供电标准煤耗降低9.50 g/(kW·h);煤价提高导致碳减排成本、供电成本提高,单位投资回报降低;碳税对常规燃煤电站的影响比富氧燃烧电站更为显著,在煤价为210元/t,碳税分别为183.0元/t和167.5元/t时,采用最佳方案的富氧燃烧电站与常规燃煤电站的供电成本和单位投资回报率相同。

围绕卓越工程师培养计划突出工程应用的汽轮机教学改革

汽轮机课程是电厂热能动力工程专业的一门主要专业课。学好汽轮机课程，对学生今后走上工作岗位，尽快适应工作需要不无裨益。经过多年来的探索和实践，我们认为在以第二本科开设热动专业的学生，专业主干课程教学改革，必须以突出工程应用性为主线，提高学生分析和解决工程实际问题的能力，这一点正和国家提出的“新世纪卓越工程师的培养计划”的观点吻合。所以我进行了以“突出工程应用”为主线，以“培养卓越工程师”为目的的汽轮机课程教学改革。

富氧燃烧循环流化床机组热力特性分析及优化

为获得富氧燃烧循环流化床(CFB)发电机组热力特性参数随运行参数的变化规律,以内蒙古某亚临界CFB发电机组为研究对象,建立富氧燃烧CFB发电机组流程仿真模型,对氧气纯度、氧气浓度(体积分数)、过量氧气系数及漏风系数等单因素对发电系统整体能耗的影响进行了研究。结果表明:随着氧气纯度、氧气浓度的增大,机组供电标准煤耗先减少后增大,机组净电效率先增大后减小;随着过量氧气系数、漏风系数的增大,供电标准煤耗增大,净电效率减小;富氧燃烧CFB发电机组在氧气纯度为96%、氧气浓度为30%、过量氧气系数为1.05、漏风系数为0.01时,供电标准煤耗为417.60 g/(kW·h),净电效率为29.42%,是采用单因素分析法考察的所有工况中最优组合方案。